是否可以检测出作为点源的恒星和星系之间的差异?


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显然,星星将是点源。如果银河系很近,它应该是不规则的斑点,但是如果距离很远,那么银河系似乎也只是点源。

鉴于恒星和星系都只能被检测到,因为天文学家可以通过红移将它们区别开来?通过其他方法?

后续问题...

如果我们仅能将宇宙作为点源探测到,那么占星系的百分比是多少?


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我们看成点源的星系的百分比取决于仪器,那么您在考虑哪一个?
cphyc

Answers:


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要区分星系和恒星,可以使用光谱。大致来说,恒星具有类似于黑体的光谱,其特征取决于恒星在视线和色球中的吸收和发射。

另一方面,星系的光谱是几吨恒星的合成。例如,由于恒星光谱的多样性,光谱将更宽(从较小到较大的波长范围)。

如果您想快速了解它们之间的区别,请访问http://www.atnf.csiro.au/outreach/education/senior/astrophysics/spectra_astro_types.html

对于我们视为点源的星系数量,我没有确切的数字,但是答案因一台仪器而异。如果您尝试在干涉测量中使用射电望远镜观察星系,则可以比基于地球的小型可见望远镜等解析出更好的尺度。


是否有可能真正达到高分辨率,以检测高度红移的频谱中的不同频段?
鲁路修(L​​elouch)2016年

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同样,星系中的恒星比恒星的表面运动更多,多普勒频移会使线条更加模糊。
罗伦·佩希特尔

您还可以在Sloan Digital Sky Survey(SDSS)生成的分辨率约为1 arcsec的图像中四处浏览,并将其与WISE Atlas的分辨率约为10 arcsec(本机为6 arcsec,与PSF,以提高检测点状物体的灵敏度)。比较(179.710668548,-0.438511083)处的星系-很好并已在SDSS中解析,在AllWISE中为无特征点。
肖恩·莱克

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@鲁路修(L​​elouch),因为整个光谱一致地红移,您甚至可以为遥远的星系分辨地球上的波段等。然而,使带处于银河系的发射可见光谱中变得越来越困难。
cphyc

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甚至“圆形”星系看起来也不同于恒星

cphyc的回答很好地回答了这个问题:光谱学是答案,尽管由于-如下所述-星系不是点源,所以恒星和星系的形态也不同:甚至沿其轴之一观察到的椭圆星系看起来也与恒星不同。尽管两者都是圆形的,但它们的光线沿径向放射的方式却有所不同。恒星的光线以从中心到中心的正态分布大致减少(带有一些额外的轮廓,这取决于仪器的折叠),而星系的表面亮度轮廓则以某种更为复杂的方式减小(例如Sérsic轮廓)。

星系可以成为点源吗?

Wrt。作为点源的星系的分数,答案几乎没有。尽管cphyc也正确地指出,星系几乎总是可以解决的,但是没有任何仪器可以解决。射电和伽马射线望远镜的分辨率很差,在这些波长下,除非相对靠近,否则通常无法分辨源。但是在光波长以及紫外线和红外线条件下,哈勃太空望远镜等望远镜甚至是好的地面望远镜都可以分辨所有星系,除非它们太小以至于它们无论如何都显得太暗了。

膨胀宇宙中的角直径

原因是不断扩展的宇宙的一个特有特征:星系看起来越来越小,离我们越远(正如日常生活所期望的那样),但是只有一定距离,之后它们才会显得越来越大。为什么会这样呢?因为光以有限的速度运动,所以我们可以观察到过去的星系-距离越远,时间越长。而且由于在不断扩展的宇宙中,“很久以前”也意味着更近,所以银河系在天空上的夹角就是它发射光时的夹角,而不是今天的夹角。就是说,很遥远的星系发出我们今天看到的光,它们是如此之近以至于它们跨越了一个大角度。

距离和星系立体角之间的确切关系取决于宇宙学(即密度参数,哈勃常数等的值)。对于最新的普朗克测量值(2015年),一个跨度为1 kpc(约3000光年)的星系(将被认为是一个小星系)横跨该图给出的角度:

arcsec_kpc

您会看到,星系越远,看起来越小,直到大约150亿光年的距离,之后它们又看起来更大。观测到的最遥远的星系GN-z11如此遥远,它的光在大爆炸之后不到五亿年就被发射了。半径为(Oesch et)仍然跨越0.15 arcsec,HST可以解决。0.6±0.3kpc

降低表面亮度

不幸的是,这种效应也使遥远的星系更加难以检测。一个星系只会发出这么多的光,因此将其分布在例如两倍于角直径的范围内,使其亮度降低四倍。

因此,观测非常遥远的星系的问题不是它们很小,而是昏暗的


@pela如下考虑是否有意义:当新的星系在我们的宇宙视野中变得可见时,它们将跨越更大的角直径并因此显得更大,即使非常微弱?
Dhruv Saxena

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@DhruvSaxena:原则上是的,但是如果您能一路看到地平线,您将时光回溯到尚未形成星系的大爆炸()。我们真的看不到CMB()之外的任何,但是即使那样,也没有星系。我们已经能看到一些早期星系,这就形成了几亿年BB后(的)。从原理上讲,它们看起来应该很大且微弱,但是由于当时的星系根本没有像今天这样大而变得庞大,这一事实抵消了这种影响。Ž 1100 ž 10zz1100z10
pela

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已经给出了很好的答案,但是我想提供另一种查看方法。请看下面的图片,即哈勃极端深场(XDF)对于那些不知道的人,这是哈勃在过去10年中凝视了整整23天的一小片天空您会发现一些有趣的事情。很明显,许多较大的物体都是星系,但是您会看到大量较小的光线精确定位点(其中近5500个),这些星点是如此遥远,以至于哈勃几乎无法分辨它们的范围和大小。现在看一下右下象限中的明亮对象。您应该看到它周围有蓝色和红色尖峰,称为衍射尖峰-。这个物体显然是一颗恒星,由于衍射峰值,您可以主要分辨。您不会在星系上看到这些衍射尖峰,即使是微小的星系也看不到。当您通过望远镜观察时,这是一种相对容易的方法,可以从视觉上区分恒星和星系,因为预计会出现这种衍射尖峰。

哈勃至尊深场

这意味着从视觉上看,恒星和星系看起来是不同的,即使它们都是图像上的微小斑点。它们在以较不易察觉的方式显示的方式上也将有所不同。这个概念被天文学家SExtractor广泛使用的程序所利用,该程序旨在获得天空图像,并能够区分恒星和星系。它利用星系和恒星在图像中出现方式之间的这些细微差别来确定哪个是哪个。如果您想要有关此程序如何区分恒星和星系的更多详细信息,请查看它们的已发表论文


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为什么星系没有衍射峰?
John Dvorak

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@JanDvorak星系不会产生衍射尖峰的意义不仅仅在于银河系中产生衍射尖峰的意义。星系是扩展的物体,而恒星是点源。对于一个星系,每个点都会产生一个(暗的)衍射尖峰,但是对于整个图像,这些尖峰会被涂抹在一起,因此您将永远不会像对“点状”恒星那样看到一个很好的星系衍射峰。其次,星系通常比恒星更暗。任何产生的衍射峰将非常难以看到。
zephyr

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@Zack基本上看不到一颗遥远的星星。但是即使那样,它也将具有单一的尖峰集合,其中星系将具有数十亿个重叠的集合。2015年,哈勃拍摄的照片解析了仙女座星系中的各个恒星。我不认为单个的恒星曾经在银河系之外(或者在更近的矮星系中)成像过。
user2338816 '16

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另外,值得注意的是,衍射尖峰是由于您的仪器将物体视为一个点/是一个分辨率较低的扩展源。例如,您用肉眼注视着天空,星星在“发光”(您看到这些尖峰),而火星和木星等行星则没有。这是因为我们的眼睛将它们视为未解决的扩展光源,而恒星只是(对于您的眼睛而言)点。
cphyc

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@JDługosz在来自许多恒星的多云阴霾中检测造父变星的光变并不需要单个恒星的实际分辨率。他发现自己认为是星云的亮度急剧增加,并假设自己目睹了一颗新星。在与其他人的早期照片进行比较之后,他认识到这种变化是造父变星。有一种数学可以计算出造父变星的距离,结果表明它距离我们银河系至少一百万光年。那时候他意识到那不是星云,不是因为如果有个别恒星。仍然看起来像是阴霾。
user2338816 '16
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